活泼环状亚胺的不对称亲核加成反应及N-磺酰基氮丙啶的不对称开环反应研究

发布时间：2020-06-04 05:12

【摘要】：活泼环状亚胺及N-丙啶是合成手性含氮杂环化合物十分重要的中间体,其合成转化及应用一直是有机化学研究的热点。过渡金属或有机小分子催化吲哚、烯醇硅醚、芳基硼酸等亲核试剂对醛亚胺的不对称加成反应已得到广泛而深入的研究;相比较酮亚胺底物活性较低,其参与的催化不对称反应研究不多。论文主要探索了活泼环状酮亚胺底物与亲核试剂的催化不对称加成反应,并以环状胺基半缩醛、半缩酮为亚胺前体,实现了简单烯烃对其加成反应以及不对称氢解反应。此外,研究了N-磺酰基氮丙啶与吲哚亲核试剂的开环反应,基于动力学拆分过程实现了新型不对称傅克烷基化反应。1.第二章研究了富电子呋喃或吡咯与N-磺酰基环状酮亚胺酯的不对称Mukaiyama-Mannich反应,构建了邻位叔碳季碳手性中心。利用手性Lewis酸催化剂对N-磺酰基环状酮亚胺酯的活化及对映选择性控制,实现呋喃或吡咯等亲核试剂对亚胺的不对称加成反应。在对手性配体、反应溶剂及温度等一系列条件优化的基础上,发现以10 mol%Ni(ClO4)2.6H2O为催化剂、12 mol%反式四苯基双恶唑啉为配体,在甲苯溶剂中,-50 oC条件下以高达99%的收率,97%对映选择性,9:1非对映选择性获得16个目标产物。2.第三章研究了3-取代-2-吲哚酮为亲核试剂对N-磺酰基环状酮亚胺酯的不对称Mannich反应。利用手性Lewis酸催化剂活化N-磺酰基环状酮亚胺酯,并在加成反应中实现对映选择性控制,构建邻位双季碳手性中心。通过对手性配体、溶剂、Lewis酸催化剂、添加剂以及反应温度等条件的系统优化,发现10 mol%Ni(ClO4)2催化下,以反式四苯基双恶唑啉12 mol%为配体,在二氯甲烷与二氧六环的混合溶剂中,80 oC下反应,可在3-取代2-吲哚酮对环状磺酰亚胺的不对称Mannich反应中以高达95%的收率及95%的对映选择性获得了13个目标化合物,非对映选择性达5.7:1。3.第四章以3-芳基-3-羟基-异吲哚啉-1-酮为亚胺前体,以过渡金属铱与双膦配体的络合物为催化剂,研究了该胺基半缩酮的不对称氢解反应。研究利用[Ir(cod)Cl]2(1.5 mol%)和(R)-MeO-Biphep(3.3 mol%)现场生成的手性络合物为催化剂,在反应溶剂、手性配体、酸添加剂、温度以及氢气压力等优化的基础上,实现了在氯仿溶剂中室温条件下3-芳基-3-羟基-异吲哚啉-1-酮的不对称氢解反应,以良好的收率(65-99%)及中等至优良的对映选择性(53-86%ee)获得了13个环状二芳基甲胺类化合物。4.第五章研究了3-羟基-异吲哚啉-1-酮与简单烯烃的Friedel-Crafts烷基化类型反应。通过对路易斯酸催化剂及其用量、溶剂、温度等条件的优化,实现了Cu(OTf)2(2 mol%)催化下简单烯烃对羟基的亲核取代反应,即3-羟基-异吲哚啉-1-酮与烯烃的Friedel-Crafts烷基化类型反应,以优秀的收率(30-99%)获得了18个环状烯丙胺类化合物。此外,对以手性磷酰胺为催化剂的不对称反应进行了探索,获得了16%的对映选择性的初步结果。5.第六章研究了吲哚对2-芳基-N-磺酰基氮丙啶的不对称Friedel-Crafts烷基化反应。通过对手性配体、溶剂、温度以及路易斯酸等反应条件的系统优化,发现以10 mol%Cu(CH3CN)4BF4为催化剂、12 mol%(S)-Segphos为配体在甲苯溶剂中室温下反应,可在该反应条件下获得19个官能团化手性色胺类衍生物,收率高达99%,对映选择性99%。
【图文】：

浙江工业大学博士论文57图3.7 (Scheme 3.7)3.4 本章小结1.以现场生成的高氯酸镍(10 mol%)与反式的含四个苯基双恶唑啉配体(12mol%)络合物为催化剂，二氯甲烷与二氧六环 1:1 为反应溶剂，80oC 条件下反应72 小时，，以良好的收率(43-98%)和优异的对映选择性(46-95%)实现了环状磺酰亚胺酯与氧化吲哚的不对称 Mannich 反应。该反应主要通过对反应配体、溶剂、添加剂、氧化吲哚上取代基、反应 Lewis 酸活性的比较和环状磺酰亚胺酯酯基等一系列条件的筛选和研究，建立了在以上筛选基础上的最优条件。2.完成了对底物的普适性考察。首先，对环状磺酰亚胺酯及氧化吲哚上的取代基电子效应及位阻效应都做了一一比较。结果发现，该反应供电子基团的对映选择性要优于吸电子基团，特别是三氟甲基这种强吸电子，在标准条件下，反应效果很差。但是

的分离收率和 63%的对映选择性得到了目标化合物。于是，以 4-1a 为反应模型底物对反应条件具体优化。图4.3 (Scheme 4.3)4.2.2 溶剂效应研究在以上反应的基础上，首先考察了常用的溶剂如四氢呋喃、甲苯、乙醚及1,4-二氧六环的溶剂效应。如表 4.1 所示，结果表明，在含有杂原子氧的溶剂四氢呋喃、乙醚及 1,4-二氧六环中反应基本不发生。在非极性溶剂甲苯中，获得了65%的对映选择性。然后，考察了与二氯甲烷性质比较相似的溶剂如二氯乙烷、氯仿和四氯化碳。令人高兴的是，以氯仿为溶剂时，获得了 78% 的 ee 值。同时，过渡金属催化的氢化反应当中报道较多的醇类溶剂如三氟乙醇和六氟异丙醇也进行了考察。结果发现，在此类溶剂中产物基本消旋。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O621.25

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本文编号：2695937